(57)【要約】【課題】簡単な構成で音波の伝搬方向を変更することができ、保持した液体を高い攪拌効率の下に攪拌することが可能な攪拌装置及び分析装置を提供すること。【解決手段】容器に保持された液体に音波を照射して攪拌する攪拌装置及び分析装置。攪拌装置１０は、音波の発振モードを複数有し、音波を発生させる表面弾性波素子１２と、表面弾性波素子を駆動する駆動部１１と、表面弾性波素子を駆動する駆動信号を制御することによって表面弾性波素子に発生させる音波の発振モードを切り替える制御部８とを備える。【選択図】        図１
2007198796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に保持された液体に音波を照射して攪拌する攪拌装置であって、
前記音波の発振モードを複数有し、前記音波を発生させる音波発生手段と、
前記音波発生手段を駆動する駆動部と、
前記音波発生手段を駆動する駆動信号を制御することによって前記音波発生手段に発生させる音波の発振モードを切り替える制御部と、
を備え、
ることを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記音波発生手段は、発生する音波の発振モードとして表面弾性波の発振モードとバルク波の発振モードとを含むことを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記異なる発振モードの音波は、前記液体に入射する入射位置、入射角度、入射強度又は進行方向が異なることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記異なる発振モードの音波は、同一の容器に保持された液体に照射されることを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記異なる発振モードの音波は、異なる容器に保持された液体に照射される音波を含むことを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記音波発生手段に発生させる音波の発振モードを時系列に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記音波発生手段を駆動する駆動信号の周波数を制御することによって、発生する音波の発振モードを切り替えることを特徴とする請求項６に記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記音波発生手段の少なくとも２つの発振モードの共振周波数と反共振周波数とを含む周波数範囲で前記駆動信号を制御することを特徴とする請求項７に記載の攪拌装置。
【請求項９】
前記音波発生手段は、櫛歯状電極を有する表面弾性波素子であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項１０】
前記表面弾性波素子を駆動する駆動信号の周波数は、前記櫛歯状電極の線幅，ピッチ，厚み或いは素材によって決まることを特徴とする請求項９に記載の攪拌装置。
【請求項１１】
複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する分析装置であって、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の攪拌装置を用いて前記複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応した反応液を光学的に分析することを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置及び分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置は、外部に設けた音波発生手段が発生する音波を利用して反応容器に保持した液体を攪拌している（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された従来の分析装置は、音源となる複数の分割電極を１つの圧電素子に設けた音波発生手段が各反応容器の側部側と底部側に配置されている。そして、分析装置は、駆動する分割電極を液面高さに応じてスイッチを利用して切り替えることにより、側部側の分割電極から照射される超音波と底部側の電極から照射される超音波とによって容器内に旋回流を形成し、保持した液体を攪拌している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１５２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の分析装置は、分割電極切替用のスイッチを制御する制御装置が個々の反応容器ごとに必要であり、制御装置と各音波発生手段の個々の分割電極間を配線によって接続する等、保持した液体を高い攪拌効率の下に攪拌するために構造が非常に複雑になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で音波の伝搬方向を変更することができ、保持した液体を高い攪拌効率の下に攪拌することが可能な攪拌装置及び分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る攪拌装置は、容器に保持された液体に音波を照射して攪拌する攪拌装置であって、前記音波の発振モードを複数有し、前記音波を発生させる音波発生手段と、前記音波発生手段を駆動する駆動部と、前記音波発生手段を駆動する駆動信号を制御することによって前記音波発生手段に発生させる音波の発振モードを切り替える制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、発生する音波の発振モードとして表面弾性波の発振モードとバルク波の発振モードとを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記異なる発振モードの音波は、前記液体に入射する入射位置、入射角度、入射強度又は進行方向が異なることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記異なる発振モードの音波は、同一の容器に保持された液体に照射されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記異なる発振モードの音波は、異なる容器に保持された液体に照射される音波を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記音波発生手段に発生させる音波の発振モードを時系列に切り替えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記音波発生手段を駆動する駆動信号の周波数を制御することによって、発生する音波の発振モードを切り替えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記音波発生手段の少なくとも２つの発振モードの共振周波数と反共振周波数とを含む周波数範囲で前記駆動信号を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、櫛歯状電極を有する表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記表面弾性波素子を駆動する駆動信号の周波数は、前記櫛歯状電極の線幅，ピッチ，厚み或いは素材によって決まることを特徴とする。
【００１６】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１１に係る分析装置は、複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記反応液を分析する分析装置であって、前記攪拌装置を用いて前記複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応した反応液を光学的に分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる攪拌装置及び分析装置は、音波発生手段が発生する音波の発振モードを制御部によって切り替え、異なる発振モードの音波によって液体を攪拌するので、簡単な構成で音波の伝搬方向を変更することができ、保持した液体を高い攪拌効率の下に攪拌することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置及び分析装置にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置の構成を反応容器及びホイールを断面にして攪拌装置と共に示すブロック図である。図２は、表面弾性波素子を取り付けた反応容器の断面図である。図３は、ホイールのホルダへ図２に示す反応容器を着脱する様子を示す断面図である。図４は、図１の自動分析装置で使用している実施の形態１の攪拌装置をホイールのホルダ及びホルダに収容した反応容器を断面にして示す概略構成図である。
【００１９】
自動分析装置１は、図１に示すように、検体分注部２、試薬分注部３、ホイール４、測光部７及び攪拌装置１０を備えている。
【００２０】
検体分注部２は、図１に示すように、検体格納部２ａに収容された検体を検体ノズル２ｂによって反応容器６に分注する。試薬分注部３は、試薬格納部３ａに収容された試薬を試薬ノズル３ｂによって反応容器６に分注する。検体分注部２及び試薬分注部３は、制御部８によって制御される駆動手段によってそれぞれ個別に駆動され、ホイール４の外周上方を表面に沿って２次元方向に移動する。
【００２１】
ホイール４は、図１に示すように、駆動モータ５によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って配置される凹状に成形したホルダ４ａが複数設けられている。ホルダ４ａには、反応容器６が着脱自在に収容される。ホルダ４ａは、半径方向に対向する側壁４ｂに測光用の開口４ｃが形成されている。また、ホイール４は、ホルダ４ａの底壁に底壁を貫通する２つの電極４ｄ（図３参照）が設けられている。２つの電極４ｄは、表面弾性波素子１２の２つの電極パッド１２ｃとそれぞれ対応する位置に設けられている。
【００２２】
反応容器６は、図２に示すように、底壁６ａと側壁６ｂとを有し、上部に開口６ｃが形成された数ｎＬ〜数十μＬの微量な液体Ｌを保持する四角筒形状の容器である。反応容器６は、測光部７から出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する透明素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂が使用される。反応容器６は、図２に示すように、底壁６ａの下面に音響整合層１３を介して表面弾性波素子１２が取り付けられている。反応容器６は、図３に示すように、ホイール４のホルダ４ａに抜き差しされ、ホルダ４ａに挿着することで電極４ｄと表面弾性波素子１２の対応する引出し電極１２ｄとが接続される。
【００２３】
測光部７は、図１に示すように、ホルダ４ａを挟んでホイール４の半径方向に対向配置される光源７ａと受光器７ｂとを有している。光源７ａは、反応容器６に保持された液体を分析する分析光（３４０〜８００ｎｍ）の光束ＢLを出射する。受光器７ｂは、光源７ａから出射され、液体を透過してくる光束ＢLを分光して受光する。ここで、測光部７における測光が終了した反応容器６は、洗浄装置に移送されて洗浄された後、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２４】
制御部８は、駆動部１１及び表面弾性波素子１２と共に攪拌装置１０を構成しており、図１に示すように、検体分注部２、試薬分注部３、駆動モータ５、測光部７及び駆動部１１と接続され、例えば、メモリとタイマを内蔵し、分析結果を記憶するマイクロコンピュータ等が使用される。制御部８は、自動分析装置１の各部の作動を制御し、受光器７ｂから出力される透過光の分光情報に基づいて検体の成分濃度等を分析する。また、制御部８は、検査項目等を入力する操作を行うキーボードやマウス等の入力部や、分析内容や警報等を表示するディスプレイパネル等を備えている。
【００２５】
ここで、制御部８は、攪拌装置１０を制御する場合には、例えば、表面弾性波素子１２が発する音波の特性（周波数，強度，位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を制御する。特に、制御部８は、駆動信号の周波数を制御することによって表面弾性波素子１２が発生する音波の発振モードを時系列に切り替える。また、制御部８は、内蔵したタイマに従って駆動回路１１ａが発振する発振信号の周波数を切り替えることができる。
【００２６】
攪拌装置１０は、制御部８による制御の下に表面弾性波素子１２を駆動して反応容器６に保持される液体Ｌを攪拌するもので、図１に示すように、制御部８と駆動部１１と表面弾性波素子１２とを有している。攪拌装置１０は、図１に示すように、測光部７と異なる位置、例えば、測光部７とホイール４の直径方向に対向する位置に配置されている。
【００２７】
駆動部１１は、図１及び図４に示すように、駆動回路１１ａとアンプ１１ｂを有している。駆動回路１１ａは、制御部８からの制御信号に基づいて発振周波数をプログラマブルに変更可能な発振回路を有しており、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の発振信号を出力する他、制御部８からの制御信号に基づいて駆動信号の周波数を表面弾性波の中心周波数ｆ0sとバルク波の中心周波数ｆ0bとを含む範囲で切り替える。制御部８が制御する駆動信号の周波数範囲は、少なくとも２つの発振モードの共振周波数と反共振周波数ととを含んでいれば良い。アンプ１１ｂは、駆動回路１１ａから入力される発振信号を増幅して表面弾性波素子１２に駆動信号として出力する。
【００２８】
このとき、制御部８は、出力する制御信号中にホイール４の複数のホルダ４ａのそれぞれに収容された複数の反応容器６の特定の反応容器６に取り付けた表面弾性波素子１２を特定する信号を含めて出力する。これにより、制御部８が出力した制御信号に基づいて特定の反応容器６に取り付けた表面弾性波素子１２へ駆動信号が出力され、特定の反応容器６の表面弾性波素子１２が駆動される。ここで、アンプ１１ｂが出力した駆動信号は、ホルダ４ａの底壁を貫通して設けた電極４ｄ（図２，図４参照）を介して表面弾性波素子１２に入力される。但し、駆動部１１から表面弾性波素子１２に出力される駆動信号の伝送効率を高め、攪拌効率を向上させるため、アンプ１１ｂと表面弾性波素子１２との間に整合回路を設けてもよい。
【００２９】
表面弾性波素子１２は、反応容器６に保持された液体を攪拌する音波（表面弾性波，バルク波）を発生する音波発生手段であり、図５に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）結晶等から形成された圧電基板１２ａ上に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子１２ｂと２つの電極パッド１２ｃが形成され、攪拌装置１０のアンプ１１ｂ（図１，図４参照）から電極パッド１２ｃに入力される駆動信号によって駆動される。各電極パッド１２ｃには、圧電基板１２ａの裏面（下面）へ露出する引出し電極１２ｄ（図２参照）が設けられている。表面弾性波素子１２を反応容器６に取り付ける音響整合層１３は、音源である振動子１２ｂが発生した音波をスネルの法則に基づいて横波から縦波にモード変換可能な部材であり、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン系樹脂からなる接着剤が使用される。
【００３０】
ここで、表面弾性波素子１２は、音波の発振モードを複数有している。例えば、表面弾性波の発振モードとバルク波の発振モードの２種類である。この２つの発振モードは、駆動周波数の制御によって切り替わる。即ち、振動子１２ｂは、駆動周波数に対して図６に示す電気的インピーダンス特性を有しており、周波数ｆ0sが表面弾性波の中心周波数であり、周波数ｆ0bがバルク波の中心周波数である。また、周波数ｆrs，ｆas，ｆrb，ｆabは、それぞれ表面弾性波の共振周波数、表面弾性波の反共振周波数、バルク波の共振周波数、バルク波の反共振周波数である。このとき、図７に示すように、表面弾性波は、中心周波数ｆ0sにおいて、また、バルク波は中心周波数ｆ0bにおいて、それぞれ最大の伝送効率を有している。このため、液体に入射する音波の強度は、周波数によって異なることになる。更に、表面弾性波とバルク波の駆動周波数は、振動子１２ｂを構成する櫛歯状電極の線幅，ピッチ，厚み或いは素材によって決まる。
【００３１】
以上より、表面弾性波素子１２は、中心周波数ｆ0sで駆動すると、振動子１２ｂが表面弾性波を発生させ、中心周波数ｆ0bで駆動すると、振動子１２ｂがバルク波を発生させる。このため、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２の駆動周波数を周波数ｆ0bと周波数ｆ0sとの間で時系列に切り替えることにより、発振モードの異なる表面弾性波とバルク波の２種類の音波を交互に発生させることができる。これにより、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２の駆動周波数を切り替えればよいので構造が簡単であり、音源が単一であっても音波の伝搬方向を変更させて、反応容器６に保持された液体の攪拌効率を向上させることができる。
【００３２】
このとき、表面弾性波素子１２を中心周波数ｆ0sで駆動すると、図８に示すように、表面弾性波Ｗaは、圧電基板１２ａの表面に沿って振動子１２ｂを構成する櫛歯の配列方向に横波として伝搬する。そして、圧電基板１２ａ上に液体Ｌが存在すると、表面弾性波Ｗaは、スネルの法則に基づいて横波から縦波にモード変換され、液体Ｌ中へ伝搬される。このとき、モード変換された縦波の周波数が数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚであると、液体Ｌに伝搬された表面弾性波Ｗaの非線形性によって、音波の伝搬方向に沿って液体Ｌを攪拌する音響流が発生する。
【００３３】
これに対し、表面弾性波素子１２を中心周波数ｆ0bで駆動すると、図８に示すように、バルク波Ｗbは、圧電基板１２ａの内部へ一定の角度で入射し、圧電基板１２ａが音響インピーダンスの差が大きい空気のような媒質と隣り合う場合には、底面で反射された後、圧電基板１２ａの表面から液体Ｌ中へ表面弾性波Ｗaとは異なる角度で入射される。ここで、バルク波Ｗbは、図示のように、表面弾性波Ｗaと伝搬方向や入射強度が異なることから、液体Ｌに表面弾性波Ｗaとは異なる流れ場を発生させて液体Ｌを攪拌する。また、バルク波Ｗbは、圧電基板１２ａ中よりも液体Ｌにおいて伝搬速度が遅いので、液体Ｌ中における伝搬方向は鉛直に近い方向となる。
【００３４】
但し、図６に示す駆動周波数に対するインピーダンス特性から明らかなように、表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbは、駆動周波数の違いからいずれか一方のみが生ずるだけであり、表面弾性波Ｗa又はバルク波Ｗb一方のみでは液体Ｌ中には単一の流れ場しか発生しない。特に、反応容器６は、四角筒形状であることから、底部四隅部分や気液界面が側壁６ｂと接し、気液界面が鉛直下方に凸の形状となる部分に音波が届き難い。このため、反応容器６は、底部四隅部分や気液界面が側壁６ｂと接する部分において未攪拌部分が生ずる恐れがある。従って、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２の駆動周波数を周波数ｆ0bと周波数ｆ0sとの間で発振モードを時系列に切り替えることにより、伝搬方向の異なる表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbとを交互に発生させ、音源が単一であっても反応容器６に保持された液体の攪拌効率を向上させている。
【００３５】
以上のように構成される自動分析装置１は、以下のようにして反応容器６に分注される検体を分析する。先ず、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、駆動モータ５によってホイール４を回転させ、分注対象の反応容器６を保持したホルダ４ａを試薬分注位置に停止させる。次に、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、試薬分注部３が試薬ノズル３ｂによって反応容器６の上方から開口６ｃに第１試薬を分注する。
【００３６】
次いで、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、ホイール４を回転させ、第１試薬が分注された反応容器６を測光部７へ移動させる。これにより、反応容器６は、光源７ａから出射された分析光がホルダ４ａの開口４ｃから照射され、第１試薬を透過した光束が受光器７ｂによって測光される。受光器７ｂは、受光した光束に関する光情報を制御部８へ出力する。この光情報に基づき、制御部８は、第１試薬の吸光度を算出し、記憶する。
【００３７】
このようにして第１試薬に関するブランク測光が終了した後、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、駆動モータ５を駆動してホイール４を回転させ、第１試薬が分注された反応容器６を検体分注部２へ移動させる。次に、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、検体ノズル２ｂから検体を反応容器６に分注する。
【００３８】
次いで、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、駆動回路１１ａによって振動子１２ｂを駆動し、発生する音波（表面弾性波）によって第１試薬と検体とを攪拌して反応させる。その後、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、駆動モータ５を駆動してホイール４を回転させ、反応容器６を測光部７へ移動させる。これにより、反応容器６は、第１試薬と検体が反応した反応液が測光される。制御部８は、受光器７ｂが測光した光情報に基づき、第１試薬と検体が反応した反応液の吸光度を算出し、記憶する。
【００３９】
次に、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、駆動モータ５を駆動してホイール４を回転させ、第１試薬と検体の反応液を保持した反応容器６を試薬分注部３へ移動させる。その後、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、試薬ノズル３ｂから第２試薬を反応容器６に分注する。次いで、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、駆動回路１１ａによって振動子１２ｂを駆動し、発生する音波（表面弾性波）によって第１試薬と検体の反応液と第２試薬とを攪拌して反応させる。
【００４０】
その後、自動分析装置１は、制御部８の制御の下、駆動モータ５を駆動してホイール４を回転させ、反応容器６を測光部７へ移動させる。これにより、反応容器６は、第１試薬と検体の反応液と第２試薬とが反応した反応液が測光される。制御部８は、受光器７ｂが測光した光情報に基づき、第１試薬と検体の反応液と第２試薬とが反応した反応液の吸光度を算出し、先に測定してある第１試薬の吸光度及び第１試薬と検体の混合液の吸光度をもとに検体の成分濃度等を算出する。そして、測光部７における測光が終了した反応容器６は、洗浄装置に移送されて反応液が排出され、洗浄された後、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００４１】
ここで、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２による液体の攪拌に際し、制御部８の制御の下、表面弾性波素子１２を中心周波数ｆ0sで駆動すると、図９に示すように、振動子１２ｂが表面弾性波Ｗaを発生する。このため、反応容器６に保持された液体Ｌは、表面弾性波Ｗaによって攪拌される。一方、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２を中心周波数ｆ0bで駆動すると、振動子１２ｂが圧電基板１２ａの内部へ入射するバルク波を発生し、図１０に示すように、透過バルク波Ｗbtが圧電基板１２ａの下方へ出射される。このとき、バルク波は、一部が圧電基板１２ａの底面で反射し、反射バルク波Ｗbrが圧電基板１２ａの上方へ出射され、反射バルク波Ｗbrによっても反応容器６に保持された液体Ｌが攪拌される。このとき、表面弾性波Ｗaと反射バルク波Ｗbrは、圧電基板１２ａ表面の異なる入射位置から液体Ｌ中へそれぞれ異なる入射角度で入射し、それぞれ異なる進行方向へ進行する。このため、攪拌装置１０は、伝搬方向の異なる表面弾性波Ｗaと反射バルク波Ｗbrとを交互に発生させることにより、音源（振動子１２ｂ）が単一であっても反応容器６に保持された液体Ｌの攪拌効率を向上させることができる。
【００４２】
このように、実施の形態１の自動分析装置１及び攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２が発生する音波の発振モードを時系列に切り替え、異なる発振モードの音波によって液体を攪拌するので構造が簡単であり、単一の音源であっても音波の伝搬方向を変更させることができ、保持した液体を高い攪拌効率の下に攪拌することができる。
【００４３】
ここで、攪拌装置１０は、図１１に示すように、ホイール４に形成した各ホルダ４ａの底部に表面弾性波素子１２を設置してもよい。この場合、ホイール４は、電極４ｄに代えてリード電極４ｅを側壁４ｂに設ける。リード電極４ｅは、一端の端子が側壁４ｂの外面に露出し、他端がホルダ４ａ内へ突出する可撓性を有する部材であり、他端が撓んだ際に表面弾性波素子１２の電極パッド１２ｃと接触する長さのものを使用する。また、表面弾性波素子１２は、音響整合層としてミネラルオイル等の不揮発性の液体Ｌmcを上面に付着させる。
【００４４】
攪拌装置１０は、このように構成すると、反応容器６をホルダ４ａに挿着した際、図１２に示すように、反応容器６の底壁６ａによってリード電極４ｅが撓んで電極パッド１２ｃと接触し、駆動部１１から入力される駆動信号によって表面弾性波素子１２が駆動される。このとき、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２を駆動する駆動信号の周波数を時系列に制御すると、表面弾性波素子１２が異なる発振モードの表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbを交互に発生し、反応容器６が保持した液体Ｌを攪拌する。このため、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２の駆動周波数を切り替えればよいので構造が簡単であり、音源が単一であっても音波の伝搬方向を変更させることができ、液体Ｌを高い攪拌効率の下に攪拌することができる。
【００４５】
また、攪拌装置１０は、図１３に示すように、表面弾性波素子１２をアクチュエータ１４によって反応容器６の底壁６ａに当接させるようにしてもよい。この場合、アクチュエータ１４は、Ｚ軸ステージや空圧シリンダ等の上下動するものを使用する。また、ホルダ４ａは、底壁に表面弾性波素子１２が通過する開口４ｆを形成する。そして、表面弾性波素子１２は、上面に不揮発性の液体Ｌmcを付着させておく。
【００４６】
攪拌装置１０は、アクチュエータ１４を使用すると、リード電極４ｅを使用した図１１及び図１２に示す場合と異なり、反応容器６を予めホルダ４ａに挿着しておくことができるので、分析作業が容易になる。そして、攪拌装置１０は、試薬や検体の分注時や洗浄時等には、図１３に示すように、アクチュエータ１４によって表面弾性波素子１２を下げておく。一方、試薬や検体を含む液体を攪拌する際、攪拌装置１０は、図１４に示すように、アクチュエータ１４を駆動して表面弾性波素子１２を反応容器６の底壁６ａに当接させ、駆動部１１から入力される駆動信号によって表面弾性波素子１２を駆動する。
【００４７】
このとき、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２を駆動する駆動信号の周波数を時系列に制御する。これにより、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２が異なる発振モードの表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbを交互に発生し、反応容器６が保持した液体Ｌを攪拌する。このため、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２の駆動周波数を切り替えればよいので構造が簡単であり、音源が単一であっても音波の伝搬方向を変更させることができ、液体Ｌを高い攪拌効率の下に攪拌することができる。
【００４８】
一方、攪拌装置１０は、圧電基板１２ａの裏面に振動子１２ｅと電極パッドを設けることで、圧電基板１２ａの両面に振動子１２ｂ，１２ｅを設けた表面弾性波素子１２を使用してもよい。このとき、表面弾性波素子１２は、音響整合層１３を介して反応容器６の底壁６ａに取り付ける。また、圧電基板１２ａ表面の振動子１２ｂは、表面弾性波の中心周波数でインピーダンスマッチングを行った整合回路を、圧電基板１２ａ裏面の振動子１２ｅは、バルク波の中心周波数でインピーダンスマッチングを行った整合回路を、それぞれ取り付け、それぞれ駆動回路１１ａによって駆動周波数を表面弾性波の中心周波数ｆ0sとバルク波の中心周波数ｆ0bに時系列に切り替えて駆動する。ここで、図１５において、符号１１ｃは、駆動回路１１ａが有する信号発生器である。
【００４９】
このように圧電基板１２ａの両面に振動子１２ｂ，１２ｅを設けた表面弾性波素子１２を使用した攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２を表面弾性波の中心周波数ｆ0sで駆動すると、図１７に示すように、振動子１２ｂが表面弾性波Ｗaを発生する。また、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２をバルク波の中心周波数ｆ0bで駆動すると、図１８に示すように、振動子１２ｅがバルク波Ｗbを発生する。
【００５０】
この場合、図１０に示すバルク波Ｗbは、発生した一部が圧電基板１２ａの底面で反射して反応容器６側へ伝搬することから、表面弾性波Ｗaに比べて伝送損失が大きかった。これに対して、図１７に示すバルク波Ｗbは、圧電基板１２ａの底面で反射することなく、圧電基板１２ａを透過して反応容器６側へ伝搬する。このため、バルク波Ｗbは、図１０に示す場合と異なり伝送損失が小さいので、反応容器６が保持した液体Ｌの攪拌効率が向上する。
【００５１】
ここで、表面弾性波素子１２における表面弾性波とバルク波の駆動周波数は、振動子１２ｂを構成する櫛歯状電極の線幅，ピッチ，厚み或いは素材によって決まる。このため、圧電基板１２ａの両面に振動子を設ける場合、表面弾性波素子１２は、図１９及び図２０に示すように、振動子１２ｂ，１２ｅの線幅Ｂa，Ｂb，ピッチＰa，Ｐb，厚みＴa，Ｔb或いは素材を変化させ、バルク波の中心周波数ｆ0bを表面弾性波の中心周波数ｆ0sに一致させる。例えば、圧電基板１２ａの素材としてＹカットＺ伝搬のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）結晶、振動子１２ｂ，１２ｅの素材として金（Ａｕ）を使用する場合、振動子１２ｂの線幅Ｂa＝１８μｍ，ピッチＰa＝１８μｍ，厚みＴa＝０．３６μｍに設定すると、振動子１２ｂが発生する表面弾性波の中心周波数はｆ0s＝８０ＭＨｚとなる。一方、振動子１２ｅの線幅Ｂa＝２０．５μｍ，ピッチＰa＝２０．５μｍ，厚みＴa＝０．２μｍに設定すると、振動子１２ｅが発生するバルク波の中心周波数はｆ0b＝８１．８ＭＨｚとなる。従って、振動子１２ｂ，１２ｅは、ｆ0s≒ｆ0bとなり、表面弾性波用の振動子１２ｂとバルク波用の振動子１２ｅとを同じ周波数で駆動させることができる。
【００５２】
このとき、振動子１２ｂのみを有する表面弾性波素子１２を使用した攪拌装置１０は、図９及び図１０に示したように、表面弾性波素子１２の駆動周波数を周波数ｆ0bと周波数ｆ0sとの間で発振モードを時系列に切り替えることにより、伝搬方向の異なる表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbとを交互に発生させた。これに対して、圧電基板１２ａの両面に振動子１２ｂ，１２ｅを設けた表面弾性波素子１２を使用する攪拌装置１０は、略同じ中心周波数ｆ0s，ｆ0bで振動子１２ｂ，１２ｅを同時に駆動することにより、図２１に示すように、表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbとを同時に発生させることができる。この結果、攪拌装置１０は、構造が簡単であるが、表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbとによって異なる音響流を反応容器６が保持した液体Ｌ中に同時に発生させるため、液体Ｌ中に乱流が生じ、攪拌効率が更に向上する。
【００５３】
ここで、圧電基板１２ａの両面に振動子１２ｂ，１２ｅを設ける表面弾性波素子１２は、図２２に示すように、振動子１２ｂと振動子１２ｅが互いに上下に重なることがないよう圧電基板１２ａの幅方向にずらして設ける。このような表面弾性波素子１２を使用する攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２を表面弾性波の中心周波数ｆ0sで駆動すると、図２３に示すように、振動子１２ｂが表面弾性波Ｗaを発生する。また、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２をバルク波の中心周波数ｆ0bで駆動すると、図２４に示すように、振動子１２ｅがバルク波Ｗbを発生する。この場合、表面弾性波素子１２は、振動子１２ｂと振動子１２ｅを圧電基板１２ａの幅方向にずらして設けていることから、表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbそれぞれの音波の出射位置が異なる。このため、攪拌装置１０は、表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbが反応容器６に保持された液体中へ入射する入射位置を変化させることができ、振動子１２ｂ，１２ｅの配置の最適化による攪拌効果の向上を図ることができる。
【００５４】
このとき、振動子１２ｂ，１２ｅを圧電基板１２ａの幅方向にずらし配置を最適化した表面弾性波素子１２は、図２５に示すように、振動子１２ｂ，１２ｅの線幅，ピッチ，厚み或いは素材を変化させることにより振動子１２ｅのバルク波の中心周波数ｆ0bを振動子１２ｂの表面弾性波の中心周波数ｆ0sに一致させる。このようにして中心周波数を一致させた振動子１２ｂ，１２ｅを設けた表面弾性波素子１２を使用する攪拌装置１０は、同じ中心周波数ｆ0s，ｆ0bで振動子１２ｂ，１２ｅを同時に駆動することにより、図２６に示すように、表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbとを同時に発生させることができる。この結果、攪拌装置１０は、表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbとによって異なる音響流を反応容器６が保持した液体Ｌ中に同時に発生させるため、構造が簡単でありながら、液体Ｌ中に乱流が生じ、攪拌効率が更に向上する。
【００５５】
なお、表面弾性波素子１２は、振動子１２ｂ，１２ｅを構成する櫛歯状電極の線幅，ピッチ，厚み或いは素材のみならず，圧電基板１２ａの素材や結晶面の切断角度によっても表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbの中心周波数を所望の値に設定することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌装置及び分析装置にかかる実施の形態２について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の分析装置は、反応容器に検体や試薬を上方から分注したのに対し、実施の形態２の分析装置は、反応容器に検体や試薬を側方の水平方向から分注する。図２７は、実施の形態２の自動分析装置の構成を反応容器及びホイールを断面にして攪拌装置と共に示すブロック図である。図２８は、測光部において反応容器を測光する一例を示す拡大図である。ここで、実施の形態２を含め、以下に説明する自動分析装置は、実施の形態１と同一の構成部分には同一の符号を用いて説明している。
【００５７】
自動分析装置２０は、図２７に示すように、検体分注部２、試薬分注部３、ホイール４、測光部７及び攪拌装置１０を備え、検体分注部２と試薬分注部３は昇降装置によって矢印で示す方向へ一体に昇降され、自動分析装置１と同様にして反応容器６に保持した液体を光学的に分析する。
【００５８】
反応容器６は、図２７及び図２８に示すように、開口６ｃを半径方向外方に向けてホイール４の外縁に水平方向に上下２段に重ねて周方向に沿って複数組配置されている。このとき、反応容器６は、側壁６ｂ間に表面弾性波素子１２が配置される。反応容器６は、上下２段に重ね、開口６ｃを半径方向外方に向けて配置することから、検体分注部２と試薬分注部３は側方の水平方向から開口６ｃに検体や試薬を分注する。
【００５９】
測光部７は、光源７ａと受光器７ｂの他、上下２段に配置した反応容器６に保持される液体Ｌを個々に測光可能なようにハーフミラーＭh1，Ｍh2、反射ミラーＭ1，Ｍ2及びシャッタＳ1，Ｓ2を有している。シャッタＳ1，Ｓ2は、駆動手段によって上下に動かし、光源７ａから出射された光束ＢLを遮断する。このため、ホイール４は、光源７ａから出射された光束ＢLが通過する窓４ｇが、上下２段に配置した反応容器６と対応する位置の内周側に周方向に沿って複数形成されている。従って、測光部７は、上側の反応容器６を測光する場合は、図２８に示すように、前記駆動手段によってシャッタＳ1を下方へ移動させて下側の反応容器６に入射する光束ＢLを遮断する。一方、下側の反応容器６を測光する場合、測光部７は、前記駆動手段によってシャッタＳ2を下方へ移動させて上側の反応容器６に入射する光束ＢLを遮断する。
【００６０】
攪拌装置１０は、制御部８、駆動部１１及び表面弾性波素子１２と共に攪拌装置１０を構成しており、制御部８による制御の下、駆動部１１によって表面弾性波素子１２の圧電基板１２ａ両面に設けた振動子１２ｂ，１２ｅを駆動する。振動子１２ｂ，１２ｅは、同じ駆動条件のものを用いる。攪拌装置１０によって表面弾性波素子１２を表面弾性波の中心周波数とバルク波の中心周波数で時系列に駆動すると、振動子１２ｂ，１２ｅは、時系列に表面弾性波とバルク波を発振する。
【００６１】
このとき、先ず、振動子１２ｂ，１２ｅを表面弾性波の中心周波数で駆動すると、図２９−１に示すように、振動子１２ｂが発生した表面弾性波Ｗaは上側の反応容器６へ照射され、振動子１２ｅが発生した表面弾性波Ｗaは下側の反応容器６へ照射される。次に、振動子１２ｂ，１２ｅをバルク波の中心周波数で駆動すると、図２９−２に示すように、振動子１２ｂが発生したバルク波Ｗbは下側の反応容器６へ照射され、振動子１２ｅが発生したバルク波Ｗbは上側の反応容器６へ照射される。これにより、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２を駆動すればよいので構造が簡単であり、２つの反応容器６を同時に攪拌することから、攪拌処理する能力が２倍になる。
【００６２】
（実施の形態３）
次に、本発明の攪拌装置及び分析装置にかかる実施の形態３について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態２の分析装置は、反応容器に検体や試薬を側方の水平方向から分注したのに対し、実施の形態３の分析装置は、反応容器に検体や試薬を上下方向から分注する。図３０は、実施の形態３の自動分析装置の構成を反応容器及びホイールを断面にして攪拌装置と共に示すブロック図である。
【００６３】
自動分析装置２５は、図３０に示すように、検体分注部２、試薬分注部３、ホイール４、測光部７及び攪拌装置１０を備え、検体分注部２と試薬分注部３はそれぞれ２つの反応容器６の上下に配置され、自動分析装置１と同様にして反応容器６に保持した液体を光学的に分析する。ここで、自動分析装置２５は、自動分析装置２０と同一の構成部分には同一の符号を用いて説明している。
【００６４】
反応容器６は、図３０に示すように、ホイール４の外縁に底壁６ａ間に表面弾性波素子１２を配置して上下２段に重ねて周方向に沿って複数組配置されている。このとき、反応容器６は、上下２段に重ね、開口６ｃを上下外方に向けて配置することから、検体分注部２と試薬分注部３は上方又は下方から開口６ｃに検体や試薬を上下方向に向かって分注する。
【００６５】
表面弾性波素子１２は、制御部８及び駆動部１１と共に攪拌装置１０を構成しており、制御部８による制御の下、駆動部１１によって表面弾性波素子１２の圧電基板１２ａ両面に設けた振動子１２ｂ，１２ｅを駆動する。振動子１２ｂ，１２ｅは、同じ駆動条件のものを用いる。攪拌装置１０によって表面弾性波素子１２を表面弾性波の中心周波数とバルク波の中心周波数で時系列に駆動すると、振動子１２ｂ，１２ｅは、時系列に表面弾性波とバルク波を発振する。
【００６６】
このとき、先ず、振動子１２ｂ，１２ｅを表面弾性波の中心周波数で駆動すると、図３１−１に示すように、振動子１２ｂが発生した表面弾性波Ｗaは上側の反応容器６へ照射され、振動子１２ｅが発生した表面弾性波Ｗaは下側の反応容器６へ照射される。次に、振動子１２ｂ，１２ｅをバルク波の中心周波数で駆動すると、図３１−２に示すように、振動子１２ｂが発生したバルク波Ｗbは下側の反応容器６へ照射され、振動子１２ｅが発生したバルク波Ｗbは上側の反応容器６へ照射される。このため、攪拌装置１０は、実施の形態２の攪拌装置１０と同様に、制御部８によって表面弾性波素子１２を駆動すればよいので構造が簡単であり、攪拌処理する能力が２倍になる。
【００６７】
（実施の形態４）
次に、本発明の攪拌装置及び分析装置にかかる実施の形態４について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１〜３の分析装置は、ホイールに形成した反応容器を挿着するホルダは液体のないドライタイプであったのに対し、実施の形態４の分析装置は、ホイールが恒温槽を兼ねており、恒温液が音響整合材として用いられるホイールを使用している。図３２は、実施の形態４の自動分析装置を攪拌装置の概略構成と共に断面にして示す平面図である。図３３は、図３２に示す自動分析装置で使用する蓋部材と反応容器とを断面にして示す正面図である。
【００６８】
自動分析装置３０は、図３２に示すように、検体分注部２、試薬分注部３、ホイール１５、測光部７及び攪拌装置１０を備え、自動分析装置１と同様にして反応容器６に保持した液体を光学的に分析する。
【００６９】
ホイール１５は、チャンネル形状の部材をリング状に成形した恒温槽を兼ねるホイールであり、駆動モータ５によって回転され、半径方向に対向する側壁１５ａには透明素材を嵌め込んだ測光窓１５ｂが設けられている。ホイール１５は、保持した恒温液Ｌwを音響整合材として用いており、各測光窓１５ｂを設けた位置に反応容器６が配置される。また、ホイール１５は、上部に昇降自在な蓋部材１６が配置されている。
【００７０】
蓋部材１６は、板材をホイール１５と同様にリング状に成形したもので、分析の際にホイール１５に配置した複数の反応容器６の上部に被着される。蓋部材１６は、図３３に示すように、反応容器６の上部には、検体ノズル２ｂや試薬ノズル３ｂから検体や試薬を分注するための分注開口１６ａが形成され、攪拌装置１０の駆動部１１が載置されている。また、蓋部材１６は、分注開口１６ａを挟む周方向に沿った両側下面の各反応容器６と対応する位置に音波屈折部材１７，１８と表面弾性波素子１２が垂設されている。音波屈折部材１７，１８は、表面弾性波素子１２の振動子１２ｂが発生した音波が反応容器６の側壁６ｂに垂直に入射するように音波を屈折させるもので、例えば、ガラス等が使用される。各表面弾性波素子１２は、音波屈折部材１７に隣接する位置に配置され、配線１１ｄによって駆動部１１へ接続されている。
【００７１】
以上のように構成される自動分析装置３０は、制御部８の制御の下、回転するホイール１５によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器６に検体分注部２及び試薬分注部３の検体ノズル２ｂや試薬ノズル３ｂから検体や試薬が順次分注される。検体や試薬が分注された反応容器６は、ホイール１５が停止する都度、攪拌装置１０の表面弾性波素子１２が発する音波によって順次攪拌されて試薬と検体とが反応し、ホイール１５が再び回転したときに測光部７を通過する。このとき、反応容器６内の液体Ｌは、受光器７ｂで測光され、制御部８によって検体の成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器６は、洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００７２】
ここで、蓋部材１６をホイール１５に配置した複数の反応容器６の上部に被着すると、自動分析装置３０は、図３４に示すように、音波屈折部材１７，１８が反応容器６の両側に配置されて側壁６ｂに当接する。そして、自動分析装置３０は、表面弾性波素子１２の振動子１２ｂが発する音波が音波屈折部材１７，１８によって屈折することにより側壁６ｂに垂直に入射し、各反応容器６に保持された液体Ｌが音波によって攪拌される。
【００７３】
このとき、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２による液体の攪拌に際し、制御部８の制御の下、表面弾性波素子１２を中心周波数ｆ0sで駆動すると、図３４に実線で示すように、振動子１２ｂが実線で示す表面弾性波Ｗaを右方へ発生する。表面弾性波Ｗaは、恒温液Ｌw中を伝搬した後、音波屈折部材１７によって屈折し、反応容器６の側壁６ｂに垂直に入射する。このため、反応容器６に保持された液体Ｌは、表面弾性波Ｗaによって攪拌される。
【００７４】
一方、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２を中心周波数ｆ0bで駆動すると、振動子１２ｂが圧電基板１２ａの内部へ入射するバルク波を発生し、図３４に点線で示すように示すように、バルク波Ｗbを左方へ出射する。出射されたバルク波Ｗbは、恒温液Ｌw中を伝搬した後、音波屈折部材１８によって屈折して反応容器６の側壁６ｂに垂直に入射し、反応容器６が保持した液体Ｌを攪拌する。このように、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２の駆動周波数を切り替えればよいので構造が簡単であり、伝搬方向の異なる表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbrとを交互に発生させることにより、音源（振動子１２ｂ）が単一であっても反応容器６に保持された液体Ｌの攪拌効率を向上させることができる。
【００７５】
このとき、図３５に示すように、振動子１２ｂの面は反応容器６の側壁６ｂに対して傾斜している。このため、攪拌装置１０は、表面弾性波素子１２の振動子１２ｂが発する音波が側壁６ｂに垂直に入射するように音波屈折部材１７，１８によって音波を屈折させている。即ち、図３５において、振動子１２ｂが発生した表面弾性波Ｗaが音波屈折部材１７に入射する入射角をθ1、音波屈折部材１７から出射する際の屈折角をθ2（＝９０°）とし、振動子１２ｂが発生したバルク波Ｗbが音波屈折部材１８に入射する入射角をθ3、音波屈折部材１８から出射する際の屈折角をθ4（＝９０°）とする。また、ホイール１５に保持された音響整合材として用いる恒温液Ｌwの屈折率をＣ1、音波屈折部材１７の屈折率をＣ2、音波屈折部材１８の屈折率をＣ3とする。
【００７６】
すると、スネルの法則から、Ｃ1／sinθ1＝Ｃ2／sinθ2、Ｃ1／sinθ3＝Ｃ3／sinθ4となる。このため、恒温液Ｌwの屈折率Ｃ1、音波屈折部材１７，１８の屈折率Ｃ2，Ｃ3、表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbの音波屈折部材１７，１８への入射角θ1，θ3を変化させることによって、音波屈折部材１７，１８から出射する際の屈折角θ2，θ4を９０°とすることができる。例えば、恒温液Ｌwを水（Ｃ1＝１５００ｍ／sec）、音波屈折部材１７，１８をガラス（Ｃ2，Ｃ3＝５１００ｍ／sec）とし、屈折角θ2，θ4＝９０°とすると、音波屈折部材１７においては、次式から表面弾性波Ｗaの入射角θ1を求めることができる。また、音波屈折部材１８に入射するバルク波Ｗbの入射角θ3も同様にして求めることができる。
１５００／sinθ1＝５１００／sin９０°
∴θ1＝１７°
【００７７】
このように屈折角θ2，θ4＝９０°とすると、攪拌装置１０は、図３６に示すように、交互に発生する伝搬方向の異なる表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbとを隣り合う反応容器６の側壁６ｂに垂直に入射させることができ、音源（振動子１２ｂ）が単一であっても反応容器６に保持された液体Ｌの攪拌効率を向上させることができる。
【００７８】
このとき、攪拌装置１０は、音波屈折部材１７，１８を使用しない場合では、振動子１２ｂの面が反応容器６の側壁６ｂに対して傾斜しているため、振動子１２ｂが発生した表面弾性波Ｗaとバルク波Ｗbは、図３７に示すように、側壁６ｂに斜めに入射する。このため、発生した表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbは、一部が液体Ｌの攪拌に利用される。音波屈折部材１７，１８を使用した場合と比較すると、音波の損失が大きく、攪拌効率が低下するが、液体Ｌの攪拌は可能である。
【００７９】
なお、ホイール１５は、図３８に示すように、表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbの進行方向である半径方向内側及び外側に音響インピーダンスの差が大きい金属、例えば、タングステン合金等からなる反射部材１９を取り付けてもよい。反射部材１９は、表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbを反射させ、反射した表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbを再度反応容器６に照射することにより、攪拌効率を高めることができる。例えば、図３８において、中央の反応容器６の左側に配置される振動子１２ｂが発生した表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbは、２つの反射部材１９によって反射しながら隣接する他の反応容器６に照射されてゆく。このため、各反応容器６には、その容器に配置された振動子１２ｂが発生した表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbの他に、他の反応容器６に配置された振動子１２ｂが発生した表面弾性波Ｗaやバルク波Ｗbが照射されるため、反射部材１９を配置しない場合に比べて保持した液体の攪拌効率が向上する。
【００８０】
（実施の形態５）
次に、本発明の攪拌装置及び分析装置にかかる実施の形態５について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１〜４の分析装置は、独立した反応容器を使用したのに対し、実施の形態５の分析装置は、複数一体に連結された反応容器を使用している。図３９は、実施の形態５の自動分析装置を攪拌装置の概略構成と共に示す平面図である。図４０は、図３９に示す自動分析装置で使用する連結された反応容器を連結方向に沿って切断した断面図である。
【００８１】
自動分析装置４０は、図３９に示すように、検体分注部２、試薬分注部３、容器アレイ４１、測光部７及び攪拌装置１０を備え、自動分析装置１と同様にして反応容器６に保持した液体を光学的に分析する。
【００８２】
容器アレイ４１は、図４０に示すように、複数の反応容器６を側壁６ｂ間に表面弾性波素子１２を配置して一体に連結したもので、反応容器６と表面弾性波素子１２とは音響整合層となる接着剤を介して接着されている。容器アレイ４１は、各反応容器６に検体や試薬が分注された後、分注部Ｐ内を矢印方向に搬送される。その後、容器アレイ４１は、分注部Ｐから搬送方向に直交する方向に搬送されて攪拌装置１０へ搬送される。そして、攪拌装置１０から測光部７へ矢印で示す方向へ搬送されて受光器７ｂで測光され、制御部８によって検体の成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した容器アレイ４１は、各反応容器６が洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００８３】
攪拌装置１０は、制御部８、駆動部１１及び表面弾性波素子１２と共に攪拌装置１０を構成しており、駆動部１１によって表面弾性波素子１２の圧電基板１１ａに設けた振動子１２ｂを駆動する。このとき、表面弾性波素子１２は、中心周波数ｆ0sで駆動すると表面弾性波が発生し、中心周波数ｆ0bで駆動するとバルク波が発生する。この場合、バルク波は、図８において説明したように、圧電基板１２ａの内部へ一定の角度で入射し、界面で反射された後、圧電基板１２ａの表面から表面弾性波とは異なる角度で各反応容器６が保持した液体Ｌ中へ入射される。しかし、容器アレイ４１の場合、側壁６ｂと各反応容器６が保持した液体Ｌとの音響インピーダンスの差が小さいので、バルク波は、殆どが反射することなく液体Ｌ中へ入射する。
【００８４】
このため、実施の形態５の自動分析装置４０や攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２の駆動周波数を周波数ｆ0bと周波数ｆ0sとの間で時系列に切り替えることにより、発振モードの異なる表面弾性波とバルク波の２種類の音波を交互に発生させ、表面弾性波とバルク波をそれぞれ異なる反応容器６に入射させる。このように、攪拌装置１０は、制御部８によって表面弾性波素子１２の駆動周波数を切り替えればよいので構造が簡単であり、音源が単一であっても発振モードの異なる表面弾性波とバルク波の２種類の音波の伝搬方向を変更させることにより、異なる向きの音響流Ｆa，Ｆbを複数の反応容器６に発生させ、各反応容器６に保持した液体の攪拌効率を向上させることができる。この場合、バルク波は、殆どが反射することなく容器アレイ４１の各反応容器６が保持した液体Ｌ中へ入射するので、バルク波による液体Ｌの攪拌効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施の形態１の自動分析装置の構成を反応容器及びホイールを断面にして攪拌装置と共に示すブロック図である。
【図２】表面弾性波素子を取り付けた反応容器の断面図である。
【図３】ホイールのホルダへ図２に示す反応容器を着脱する様子を示す断面図である。
【図４】図１の自動分析装置で使用している実施の形態１の攪拌装置をホイールのホルダ及びホルダに収容した反応容器を断面にして示す概略構成図である。
【図５】攪拌装置で使用する表面弾性波素子の斜視図である。
【図６】図５に示す表面弾性波素子に形成した振動子の駆動周波数に対するインピーダンス特性図である。
【図７】図５に示す表面弾性波素子に形成した振動子の駆動周波数に対する伝送効率特性図である。
【図８】表面弾性波とバルク波の相違を説明する説明図である。
【図９】振動子が発生した表面弾性波を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図１０】振動子が発生したバルク波を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図１１】表面弾性波素子の配置を変えた攪拌装置の第１の変形例を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図１２】図１１のホルダに反応容器を挿着して音波を発生した状態を示す断面図である。
【図１３】表面弾性波素子の配置を変えた攪拌装置の第２の変形例を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図１４】図１３の反応容器の底壁に表面弾性波素子を当接させて音波を発生した状態を示す断面図である。
【図１５】攪拌装置の第３の変形例として、振動子を圧電基板の両面に設けた表面弾性波素子を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示す表面弾性波素子を振動子部分で切断した断面図である。
【図１７】第３の変形例に係る攪拌装置において振動子が発生した表面弾性波を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図１８】第３の変形例に係る攪拌装置において振動子が発生したバルク波を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図１９】攪拌装置の第４の変形例として、圧電基板の両面に設ける振動子の中心周波数を一致させた表面弾性波素子を示す斜視図である。
【図２０】図１９に示す表面弾性波素子を振動子部分で切断した断面図である。
【図２１】第４の変形例に係る攪拌装置において表面弾性波とバルク波が同時に発生している様子を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図２２】攪拌装置の第５の変形例として、振動子を圧電基板の幅方向にずらして配置を最適化した表面弾性波素子を示す斜視図である。
【図２３】第５の変形例に係る攪拌装置において振動子が発生した表面弾性波を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図２４】第５の変形例に係る攪拌装置において振動子が発生したバルク波を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図２５】攪拌装置の第６の変形例として、圧電基板の両面に設ける振動子の中心周波数を一致させた表面弾性波素子を示す斜視図である。
【図２６】第６の変形例に係る攪拌装置において表面弾性波とバルク波が同時に発生している様子を示すホイールのホルダ及び反応容器の断面図である。
【図２７】実施の形態２の自動分析装置の構成を反応容器及びホイールを断面にして攪拌装置と共に示すブロック図である。
【図２８】測光部において反応容器を測光する一例を示す拡大図である。
【図２９−１】表面弾性波素子の２つの振動子を表面弾性波の中心周波数で駆動した場合に発生する表面弾性波を、反応容器及びホイール外周部と共に示す断面図である。
【図２９−２】表面弾性波素子の２つの振動子をバルク波の中心周波数で駆動した場合に発生するバルク波を、反応容器及びホイール外周部と共に示す断面図である。
【図３０】実施の形態３の自動分析装置の構成を反応容器及びホイールを断面にして攪拌装置と共に示すブロック図である。
【図３１−１】表面弾性波素子の２つの振動子を表面弾性波の中心周波数で駆動した場合に発生する表面弾性波を、反応容器及びホイール外周部と共に示す断面図である。
【図３１−２】表面弾性波素子の２つの振動子をバルク波の中心周波数で駆動した場合に発生するバルク波を、反応容器及びホイール外周部と共に示す断面図である。
【図３２】実施の形態４の自動分析装置を攪拌装置の概略構成と共に断面にして示す平面図である。
【図３３】図３２に示す自動分析装置で使用する蓋部材と反応容器とを断面にして示す正面図である。
【図３４】ホイールにおける反応容器の側壁に垂直に入射する表面弾性波やバルク波を説明する平面図である。
【図３５】図３４のＡ部を拡大した拡大図である。
【図３６】隣り合う反応容器の側壁に垂直に入射する表面弾性波やバルク波を説明する断面図である。
【図３７】攪拌装が音波屈折部材を使用しない場合の表面弾性波やバルク波と反応容器との関係を示す平面図である。
【図３８】実施の形態４の自動分析装置におけるホイールの変形例を示す平面図である。
【図３９】実施の形態５の自動分析装置を攪拌装置の概略構成と共に示す平面図である。
【図４０】図３９に示す自動分析装置で使用する連結された反応容器を連結方向に沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１                自動分析装置
２                検体分注部
３                試薬分注部
４                ホイール
５                駆動モータ
６                反応容器
７                測光部
７ａ              光源
７ｂ              受光器
８                制御部
１０              攪拌装置
１１              駆動部
１１ａ            駆動回路
１１ｂ            アンプ
１１ｃ            信号発生器
１２              表面弾性波素子
１５              ホイール
１５ａ            側壁
１５ｂ            測光窓
１６              蓋部材
１６ａ            分注開口
１７，１８        音波屈折部材
１９              反射部材
２０，２５        自動分析装置
３０，４０        自動分析装置
４１              容器アレイ
Ｗa               表面弾性波
Ｗb               バルク波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９−１】
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【図２９−２】
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【図３０】
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【図３１−１】
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【図３１−２】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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